Журнал Science назвал главные научные открытия года

Журнал Science традиционно подвел итоги года и назвал главные научные открытия. Так, прорывом года назвали искусственный интеллект, который может спрогнозировать свертывание белков. Полный список победителей был опубликован на сайте издания.

В своей речи на вручении Нобелевской премии 1972 года американский биохимик Кристиан Анфинсен заявил о том, что однажды можно будет предсказать трехмерную структуру любого белка, просто исходя из последовательности его аминокислотных строительных блоков. Только в человеческом теле содержатся сотни тысяч белков, поэтому такой прорыв мог бы найти применение в создании лекарств и понимании основ биологии.

Лишь спустя 50 лет исследователи создали программное обеспечение, управляемое искусственным интеллектом, которое способно воспроизводить тысячи точных белковых структур. Отмечается, что до этого белковые структуры можно было предсказать только путем кропотливого лабораторного анализа. Но теперь формы можно будет быстро предсказать для десятков тысяч белков и их комплексов. Ученые называют это «кардинальным изменением для структурной биологии».

В 2018 году появилась программа AlphaFold компании Google DeepMind. Она обучалась работе на уже готовых базах белковых структур. В 2020 году создана программа AlphaFold2, состоявшая из сети 182 процессоров, оптимизированных для машинного обучения. Она работала почти на уровне экспериментальных методов.

В начале этого года программа RoseTTAFold спрогнозировала структуры сотен белков, все из класса общих лекарственных мишеней. Неделю спустя ученые из DeepMind сзаявили, что они сделали то же самое с 350 тысячами белков, обнаруженными в человеческом теле - 44% всех известных человеческих белков. В ближайшие месяцы они ожидают, что их база данных вырастет до 100 миллионов белков всех видов, что составляет почти половину от общего числа, которое, как считается, существуют.

Другие важные открытия года

• Извлечение ДНК из почвы. В этом году ученые обнаружили в почве пещеры ДНК, которая когда-то содержалась в ядрах человеческих клеток. Исследователи используют эту «грязную ДНК», чтобы идентифицировать обитателей пещер по всему миру.
• Термоядерный реактор впервые выработал больше энергии, чем было потрачено на его работу. Теперь ученые работают над тем, чтобы повторить и улучшить полученный результат.
• Лекарство от COVID-19. Компании Pfizer и Merck & Co заявили об успешных испытаниях своих препаратов. Кроме того, продолжаются клинические испытания других лекарств, которые, как считаются, также можно будет использовать при лечении заболевания.
• Лечение посттравматического стрессового расстройства с помощью «экстази».
• Прогресс в разработке моноклональных  (искусственных) антител для лечения рака, малярии, COVID-19, ВИЧ и других опасных заболеваний.
• Изучение внутренней структуры и ядра Марса с помощью лендера InSight.
• Ученые подтвердили больший магнетизм мюона, более «тяжелого» и нестабильного «родственника» электрона, чем предсказывала теория элементарных частиц и сил. Магнетизм мюона дал ученым косвенный способ поиска дополнительных неоткрытых частиц.
• Технология CRISPR позволила отредактировать ген внутри тела. Исследователям удалось убрать токсический белок из печени и немного улучшить зрение у людей с наследственной слепотой.
• Шаг на пути исследования раннего эмбрионального развития. Ученые продвинулись на пути создания легальных альтернатив нелегальным исследованиям. Искусственные эмбрионы мыши развивались гораздо дольше, чем обычно. Были также созданы «реплики» эмбрионов из стволовых клеток человека и перепрограммированных «взрослых» клеток.